(一)对如图所示的螺线管通电,螺线管会产生磁场,如果将铁芯插入螺线管内部,磁场的强弱是否会发生变化?

问题1:将螺线管和插入铁芯的螺线管分别通电,然后吸引铁屑,观察到
问题2:插入铁芯的螺线管叫作电磁铁,为什么电磁铁的磁性比通电螺线管的磁性强?
问题3:电磁铁和永久磁体(永久保持磁性的磁体)相比有哪些优势?
问题4:螺线管内插入钢芯或者铜芯是否也具有电磁铁的特点?为什么?
(二)电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关呢?同学们在老师的指导下准备了2个匝数不同的电磁铁、若干大头针等材料,进行以下实验探究,请回答下列问题。

问题5:用
问题6:如图甲所示,同一电磁铁,通入的电流更大时,吸引的大头针个数越多,说明电磁铁磁性强弱与
问题7:如图乙所示,将两个匝数不同的电磁铁串联接入同一电路,这样做的目的是使通过两电磁铁的电流
知识归纳
1. 电磁铁:带有铁芯的螺线管叫作电磁铁。
2. 电磁铁优点:利用电流的通断控制磁性的有无。
3. 影响电磁铁磁性强弱的因素:电流大小、线圈匝数。
应用迁移
问题1:将螺线管和插入铁芯的螺线管分别通电,然后吸引铁屑,观察到
插入铁芯的螺线管
吸引铁屑的数量更多,表明插入铁芯的螺线管
的磁性更强。(均选填“螺线管”或“插入铁芯的螺线管”)问题2:插入铁芯的螺线管叫作电磁铁,为什么电磁铁的磁性比通电螺线管的磁性强?
问题3:电磁铁和永久磁体(永久保持磁性的磁体)相比有哪些优势?
问题4:螺线管内插入钢芯或者铜芯是否也具有电磁铁的特点?为什么?
(二)电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关呢?同学们在老师的指导下准备了2个匝数不同的电磁铁、若干大头针等材料,进行以下实验探究,请回答下列问题。
问题5:用
吸引大头针的个数
表示电磁铁磁性的强弱,这种探究物理问题的方法叫转换
法。问题6:如图甲所示,同一电磁铁,通入的电流更大时,吸引的大头针个数越多,说明电磁铁磁性强弱与
电流的大小
有关。问题7:如图乙所示,将两个匝数不同的电磁铁串联接入同一电路,这样做的目的是使通过两电磁铁的电流
相同
,发现匝数多的电磁铁吸引大头针的个数更多,说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数
有关。知识归纳
1. 电磁铁:带有铁芯的螺线管叫作电磁铁。
2. 电磁铁优点:利用电流的通断控制磁性的有无。
3. 影响电磁铁磁性强弱的因素:电流大小、线圈匝数。
应用迁移
答案
问题1 插入铁芯的螺线管 插入铁芯的螺线管
问题2 电磁铁通电后,螺线管获得磁场,铁芯被磁化后也获得磁场,两个磁场叠加使磁性大大增强。
问题3 电磁铁通电时有磁性,断电后没有磁性,磁性的有无可以控制。
问题4 都不具有,因为钢芯被磁化后磁性不会消失,磁性的有无不受控制;铜芯不是磁性材料,不会被磁化。
问题5 吸引大头针的个数 转换
问题6 电流的大小
问题7 相同 线圈匝数
问题2 电磁铁通电后,螺线管获得磁场,铁芯被磁化后也获得磁场,两个磁场叠加使磁性大大增强。
问题3 电磁铁通电时有磁性,断电后没有磁性,磁性的有无可以控制。
问题4 都不具有,因为钢芯被磁化后磁性不会消失,磁性的有无不受控制;铜芯不是磁性材料,不会被磁化。
问题5 吸引大头针的个数 转换
问题6 电流的大小
问题7 相同 线圈匝数
解析
【分析】
本题围绕电磁铁的核心知识点展开,包含电磁铁的构造、磁性强弱对比、磁性强弱影响因素及实验方法等问题。解题思路为:1. 回忆插入铁芯对螺线管磁性的影响,明确铁芯磁化后叠加磁场使磁性增强;2. 掌握电磁铁与永久磁体的优势差异;3. 理解磁性材料的磁化特性,判断钢芯、铜芯是否能增强螺线管磁性;4. 明确探究磁性强弱时的转换法,结合串联电路特点分析影响电磁铁磁性强弱的因素(电流大小、线圈匝数)。
【解析】
问题1:插入铁芯的螺线管中,铁芯被磁化后产生额外磁场,与螺线管自身磁场叠加,磁性更强,因此吸引铁屑数量更多,故答案为插入铁芯的螺线管;插入铁芯的螺线管。
问题2:电磁铁由螺线管和铁芯组成,通电时螺线管产生磁场,铁芯在该磁场中被磁化,磁化后的铁芯也会产生磁场,两个磁场叠加,使电磁铁的磁性比单纯通电螺线管的磁性大大增强。
问题3:电磁铁的磁性有无可通过电流的通断控制:通电时有电流,螺线管和铁芯都有磁性;断电后电流消失,螺线管和铁芯的磁性也随之消失,而永久磁体的磁性无法随意控制有无,这是电磁铁的优势。
问题4:钢芯是硬磁性材料,被磁化后磁性会长期保留,无法通过电流通断控制磁性有无;铜芯不是磁性材料,不能被磁化,无法增强螺线管的磁性,因此插入钢芯或铜芯的螺线管不具备电磁铁的特点。
问题5:电磁铁磁性强弱无法直接观察,实验中通过吸引大头针的个数间接反映磁性强弱,这种将不易观察的物理量转换为易观察的物理量的方法叫转换法。
问题6:同一电磁铁线圈匝数固定,通入更大电流时吸引大头针更多,说明电磁铁磁性强弱与电流的大小有关。
问题7:将匝数不同的电磁铁串联接入电路,根据串联电路电流处处相等的特点,目的是保证通过两个电磁铁的电流相同;匝数多的电磁铁吸引大头针更多,说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关。
【答案】
问题1:插入铁芯的螺线管;插入铁芯的螺线管
问题2:电磁铁通电后,螺线管获得磁场,铁芯被磁化后也获得磁场,两个磁场叠加使磁性大大增强。
问题3:电磁铁通电时有磁性,断电后没有磁性,磁性的有无可以控制。
问题4:都不具有,因为钢芯被磁化后磁性不会消失,磁性的有无不受控制;铜芯不是磁性材料,不会被磁化。
问题5:吸引大头针的个数;转换
问题6:电流的大小
问题7:相同;线圈匝数
【知识点】
电磁铁的特性、影响电磁铁磁性强弱的因素、转换法
【点评】
本题是初中物理电磁学的基础实验题,全面考察电磁铁的构造、磁性强弱影响因素、实验方法及优势等核心知识点,贴合课本实验设计,注重基础概念与实验原理的理解,适合巩固电磁铁相关知识。
【难度系数】
0.7
本题围绕电磁铁的核心知识点展开,包含电磁铁的构造、磁性强弱对比、磁性强弱影响因素及实验方法等问题。解题思路为:1. 回忆插入铁芯对螺线管磁性的影响,明确铁芯磁化后叠加磁场使磁性增强;2. 掌握电磁铁与永久磁体的优势差异;3. 理解磁性材料的磁化特性,判断钢芯、铜芯是否能增强螺线管磁性;4. 明确探究磁性强弱时的转换法,结合串联电路特点分析影响电磁铁磁性强弱的因素(电流大小、线圈匝数)。
【解析】
问题1:插入铁芯的螺线管中,铁芯被磁化后产生额外磁场,与螺线管自身磁场叠加,磁性更强,因此吸引铁屑数量更多,故答案为插入铁芯的螺线管;插入铁芯的螺线管。
问题2:电磁铁由螺线管和铁芯组成,通电时螺线管产生磁场,铁芯在该磁场中被磁化,磁化后的铁芯也会产生磁场,两个磁场叠加,使电磁铁的磁性比单纯通电螺线管的磁性大大增强。
问题3:电磁铁的磁性有无可通过电流的通断控制:通电时有电流,螺线管和铁芯都有磁性;断电后电流消失,螺线管和铁芯的磁性也随之消失,而永久磁体的磁性无法随意控制有无,这是电磁铁的优势。
问题4:钢芯是硬磁性材料,被磁化后磁性会长期保留,无法通过电流通断控制磁性有无;铜芯不是磁性材料,不能被磁化,无法增强螺线管的磁性,因此插入钢芯或铜芯的螺线管不具备电磁铁的特点。
问题5:电磁铁磁性强弱无法直接观察,实验中通过吸引大头针的个数间接反映磁性强弱,这种将不易观察的物理量转换为易观察的物理量的方法叫转换法。
问题6:同一电磁铁线圈匝数固定,通入更大电流时吸引大头针更多,说明电磁铁磁性强弱与电流的大小有关。
问题7:将匝数不同的电磁铁串联接入电路,根据串联电路电流处处相等的特点,目的是保证通过两个电磁铁的电流相同;匝数多的电磁铁吸引大头针更多,说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关。
【答案】
问题1:插入铁芯的螺线管;插入铁芯的螺线管
问题2:电磁铁通电后,螺线管获得磁场,铁芯被磁化后也获得磁场,两个磁场叠加使磁性大大增强。
问题3:电磁铁通电时有磁性,断电后没有磁性,磁性的有无可以控制。
问题4:都不具有,因为钢芯被磁化后磁性不会消失,磁性的有无不受控制;铜芯不是磁性材料,不会被磁化。
问题5:吸引大头针的个数;转换
问题6:电流的大小
问题7:相同;线圈匝数
【知识点】
电磁铁的特性、影响电磁铁磁性强弱的因素、转换法
【点评】
本题是初中物理电磁学的基础实验题,全面考察电磁铁的构造、磁性强弱影响因素、实验方法及优势等核心知识点,贴合课本实验设计,注重基础概念与实验原理的理解,适合巩固电磁铁相关知识。
【难度系数】
0.7
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